(57)【要約】【課題】本発明は、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物及び高分子成形物作製方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る高分子成形物及び高分子成形物作製方法は、高分子からなる母材と、母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含み、層ごとの固有音響インピーダンスが連続的に変化していることを特徴とする。具体的には、本発明に係る高分子成形物は、高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の面密度が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子からなる母材と、
前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、
当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の面密度が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする高分子成形物。
【請求項２】
高分子からなる母材と、
前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、
当該高分子成形物の断面に含まれる前記母材の面密度が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする高分子成形物。
【請求項３】
高分子からなる母材と、
前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、
当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の比重が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする高分子成形物。
【請求項４】
高分子からなる母材と、
前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、
当該高分子成形物の断面に含まれる前記母材の比重が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする高分子成形物。
【請求項５】
高分子からなる母材と、
前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、
当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の含有量の大きさが、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする高分子成形物。
【請求項６】
高分子からなる母材と、
前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、
当該高分子成形物の断面の固有音響インピーダンスが、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする高分子成形物。
【請求項７】
前記略単調減少又は略単調増加は、階段状の略単調減少又は階段状の略単調増加であることを特徴とする請求項１から６に記載のいずれかの高分子成形物。
【請求項８】
前記添加材は、前記母材の融点において化学的に安定していることを特徴とする請求項１から７に記載のいずれかの高分子成形物。
【請求項９】
高分子からなる母材と前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材とを混合して前記添加材の含有量の大きさが異なる複数の前記高分子混合物を作製し、複数の前記高分子混合物のそれぞれを硬化させる高分子混合物作製工程と、
前記高分子混合物作製工程で作製した複数の前記高分子混合物を前記添加材の含有量の大きさの順に積層し、加熱して、前記高分子混合物同士を接合し、高分子成形物を作製する加熱工程と、を有することを特徴とする高分子成形物作製方法。
【請求項１０】
前記加熱工程で作製した高分子成形物を圧延する圧延工程をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の高分子成形物作製方法。
【請求項１１】
前記加熱工程において、前記高分子混合物同士の境界面を加熱することを特徴とする請求項９又は１０に記載の高分子成形物作製方法。
【請求項１２】
前記加熱工程において、前記高分子混合物作製工程で作製した複数の前記高分子混合物を前記添加材の含有量の大きさの順に１層ごとに積層し、新たに積層した前記高分子混合物との境界面を加熱して１層ごとに接合することを特徴とする請求項１１に記載の高分子成形物作製方法。
【請求項１３】
前記加熱工程において、前記母材の軟化温度以上溶解温度以下に加熱することを特徴とする請求項９から１２に記載のいずれかの高分子成形物作製方法。
【請求項１４】
前記加熱工程において、前記高分子混合物を加熱して接合し、前記高分子混合物同士の境界面近傍で前記添加材を拡散させることを特徴とする請求項９から１３に記載のいずれかの高分子成形物作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波検出器の音響整合層として用いられる高分子成形物及び高分子成形物作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化が進み、成人の生活習慣病への対応が社会的に大きな課題となっている。特に高血圧に関連する疾患の場合、長期の血圧データの収集が非常に重要である点が認識されている。このような観点から、血圧をはじめとした各種の生体情報の測定装置が開発されている。血圧の測定では、動脈の拍動が皮膚表面に伝達した音響波を検出して脈波を検出していた。
【０００３】
音響波の検出のためには、音響波が伝搬してくる媒質と音響波検出素子の固有音響インピーダンスを整合させる音響整合層が必要不可欠である。一般に音響波伝搬媒質とセンサの固有音響インピーダンスの差は大きいことが多い。このため音響整合層は、異なる固有音響インピーダンスの物質を複数枚積層させて作製していた（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３５５２０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、音響整合層の積層されている境界面で固有音響インピーダンスの差が発生するので、音響整合層内で音響波が反射し、音響波を減衰させていた。
【０００５】
そこで、本発明は、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物及び高分子成形物作製方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高分子成形物及び高分子成形物作製方法は、高分子からなる母材と、母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含み、層ごとの固有音響インピーダンスが連続的に変化していることを特徴とする。
【０００７】
層ごとの固有音響インピーダンスが連続的に変化しているので、特定の周波数での不整合を防止することができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物及び高分子成形物作製方法の提供をすることができる。
【０００８】
具体的には、本発明に係る高分子成形物は、高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の面密度が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【０００９】
高分子成形物の断面に含まれる添加材の面密度が層ごとに単調減少又は単調増加しているので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物の提供をすることができる。
【００１０】
高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面に含まれる前記母材の面密度が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【００１１】
高分子成形物の断面に含まれる母材の面密度が層ごとに単調減少又は単調増加しているので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物の提供をすることができる。
【００１２】
高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の比重が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【００１３】
高分子成形物の断面に含まれる添加材の比重が層ごとに単調減少又は単調増加しているので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物の提供をすることができる。
【００１４】
高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面に含まれる前記母材の比重が、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【００１５】
高分子成形物の断面に含まれる母材の比重が層ごとに単調減少又は単調増加しているので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物の提供をすることができる。
【００１６】
高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面に含まれる前記添加材の含有量の大きさが、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【００１７】
高分子成形物の断面に含まれる添加材の含有量の大きさが層ごとに単調減少又は単調増加しているので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物の提供をすることができる。
【００１８】
高分子からなる母材と、前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材と、を含む高分子成形物であって、当該高分子成形物の断面の固有音響インピーダンスが、前記断面に略垂直な方向への変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【００１９】
高分子成形物の断面に含まれる固有音響インピーダンスが層ごとに単調減少又は単調増加しているので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物の提供をすることができる。
【００２０】
前記略単調減少又は略単調増加は、階段状の略単調減少又は階段状の略単調増加であることが好ましい。
【００２１】
略単調減少又は略単調増加が階段状であれば、高分子混合物の境界面のみを加熱すればよいので、容易に接合することができる。この場合、固有音響インピーダンスの異なる１段ごとの厚みが音響波の波長以下であれば、固有音響インピーダンスのギャップがある場合でも、その音響波に対しては連続とみなされるので、音響波の反射を防ぐことができる。
【００２２】
前記添加材は、前記母材の融点において化学的に安定していることが好ましい。
【００２３】
添加材が母材の融点において化学的に安定しているので、高分子混合物の接合時における添加材の組成の変化を防ぐことができる。
【００２４】
また、本発明に係る高分子成形物作製方法は、高分子からなる母材と前記母材に対して比重の異なる粉粒状の添加材とを混合して前記添加材の含有量の大きさが異なる複数の前記高分子混合物を作製し、複数の前記高分子混合物のそれぞれを硬化させる高分子混合物作製工程と、前記高分子混合物作製工程で作製した複数の前記高分子混合物を前記添加材の含有量の大きさの順に積層し、加熱して、前記高分子混合物同士を接合し、高分子成形物を作製する加熱工程と、を有することを特徴とする。
【００２５】
添加材の含有量の大きさが異なる複数の高分子混合物を作製することで、固有音響インピーダンスの異なる複数の高分子混合物の層を作製する。また、固有音響インピーダンスの順に積層し、高分子混合物を加熱して接合していくので、高分子成形物の固有音響インピーダンスが階段状に変化する高分子成形物を作製することができる。さらに、加熱して接合するので、高分子混合物の層同士の剥離を防止することができる。
【００２６】
前記加熱工程で作製した高分子成形物を圧延する圧延工程をさらに有することが好ましい。
【００２７】
圧延工程をさらに有するので、高分子混合物の１層あたりの厚さを音響波の波長以下にすることができる。これにより、固有音響インピーダンスの変化を連続的にすることができる。
【００２８】
前記加熱工程において、前記高分子混合物同士の境界面を加熱することが好ましい。
【００２９】
高分子混合物同士の境界面を加熱するので、高分子混合物の境界面を効率よく加熱し、接合することができる。これにより高分子混合物の境界面の剥離を防ぐことができる。
【００３０】
前記加熱工程において、前記高分子混合物作製工程で作製した複数の前記高分子混合物を前記添加材の含有量の大きさの順に１層ごとに積層し、新たに積層した前記高分子混合物との境界面を加熱して１層ごとに接合することが好ましい。
【００３１】
高分子混合物を１層ごとに加熱して接合するので、高分子混合物の接合を容易にすることができる。
【００３２】
前記加熱工程において、前記母材の軟化温度以上溶解温度以下に加熱することが好ましい。
【００３３】
加熱工程において、母材の軟化温度以上溶解温度以下に加熱するので、高分子混合物の境界面を液化させることなく高分子混合物同士を接合することができる。
【００３４】
前記加熱工程において、前記高分子混合物を加熱して接合し、前記高分子混合物同士の境界面近傍で前記添加材を拡散させることが好ましい。
【００３５】
高分子混合物同士の境界面近傍で添加材を拡散させるので、高分子成形物の固有音響インピーダンスが略連続的に変化する高分子成形物を作製することができる。添加材を拡散させた高分子成形物を圧延すれば、固有音響インピーダンスの変化をより連続的なものとすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、層ごとの固有音響インピーダンスが連続的に変化しているので、特定の周波数での不整合を防止することができる。よって、音響波の反射を減少させ、音響波の減衰を軽減することのできる高分子成形物及び高分子成形物作製方法の提供をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００３８】
図１は、本実施形態に係る高分子成形物の一例を示す模式図である。図１に示す高分子成形物１３は、高分子からなる母材１１と、母材１１に対して比重の異なる粉粒状の添加材１２と、を含み、各層の固有音響インピーダンスが連続的に変化していることを特徴とする。すなわち、高分子成形物１３の断面Ａ−Ａ’の固有音響インピーダンスが、断面Ａ−Ａ’に略垂直な方向Ｂへの変化量に対し、略単調減少又は略単調増加していることを特徴とする。
【００３９】
断面Ａ−Ａ’は、固有音響インピーダンスの略等しくなる面である。加熱により接合されている面が認識できる場合は、断面Ａ−Ａ’は、高分子混合物２１の境界面に平行な面とすることができる。また、固有音響インピーダンスに応じて弾性が変化するので、断面Ａ−Ａ’は、例えば、弾性が異なる２つの層（例えば、高分子混合物２１ａの層と高分子混合物２１ｅの層。）を結ぶ直線に略垂直な面とすることができる。また、高分子成形物１３がシート状になっている場合は、シート面の法線方向を方向Ｂとし、方向Ｂに垂直な面を断面Ａ−Ａ’とすることができる。また、方向Ｂは、音響波の伝達する方向となるので、高分子成形物１３が音響整合層として装置に実装される場合は、音響整合層の表面から装置内部への方向となる。
【００４０】
高分子成形物１３は、主として母材１１と添加材１２とで構成されているものであり、さらに、無機又は有機の塩類が含まれていてもよい。
【００４１】
母材１１は、高分子からなるものである。高分子とは、分子量の非常に大きい分子である。例えば、ゴム、天然高分子化合物、合成高分子化合物がある。
【００４２】
ゴムとしては、例えば、天然ゴムおよび 合成ゴムを含む弾性のあるゴムがある。天然高分子化合物としては、アスベスト又は雲母などの鉱物由来物質がある。また、ゼラチン又はケラチンなどのタンパク質である。また、セルロース又はデンプン等の多糖がある。酵素、核酸なども含む。合成高分子化合物としては、例えば、可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の合成樹脂、合成繊維、合成ゴムがある。
【００４３】
母材１１は、ガラス転移温度または融点まで加熱することによって軟化させて、目的の形に成形できる可塑性樹脂であることが好ましい。軟化とは、無定形物質が軟らかくなることである。例えば、加熱により粘性率が１０
〜１０Ｎｓ／ｍになるものである。また、母材１１は、加熱により融解するものが好ましい。このようなものとして、例えば、付加重合による鎖式構造のものを用いることができる。可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、テフロン（登録商標）−ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等の汎用プラスチック類がある。また、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ，変性ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等の汎用エンプラがある。また、スーパーエンプラ、ポリエチレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）等の汎用エンプラがある。母材１１は、加熱により軟化するものが好ましい。
【００４４】
母材１１は、熱硬化性樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂（ポリウレタン）、ケイ素樹脂（シリコーン）、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、メラミン樹脂、イオノマーがある。
【００４５】
母材１１は、光硬化性樹脂であってもよい。光硬化性樹脂としては、例えば、光カチオン重合性化合物および光カチオン重合開始剤を含有するものがある。光カチオン重合性化合物としては、例えば、分子内に少なくとも１個のエポキシ基、オキセタニル基、水酸基、ビニルエーテル基、エピスルフィド基、エチレンイミン基などの光カチオン重合性官能基を有する化合物等が挙げられ、なかでも、光カチオン重合性が高く、少ない光量でも効率的に光硬化が進行することから、分子内に少なくとも１個のエポキシ基を有する化合物が好ましい。これらの光カチオン重合性化合物の性状（分子量）は、特に限定されるものではなく、モノマー、オリゴマー、ポリマーのいずれであっても良い。また、これらの光カチオン重合性化合物は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。
【００４６】
母材１１として用いる高分子材料は上記のいずれでもよく、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、たんぱく質、ゴム又はこれらの複合材を用いることができる。
【００４７】
添加材１２は、母材１１に対して比重の異なるものである。例えば、母材１１より比重の大きいものである。この場合、添加材１２の比重を増加したり、添加材１２の混合比を増加させたり、これらを組み合わせたりして、固有音響インピーダンスを増加させることができる。また、添加材１２は、例えば、母材１１より比重の小さいものである。この場合、添加材１２の比重を減少させたり、添加材１２の混合比を減少させたり、比重と混合比を組み合わせたりして、固有音響インピーダンスを減少させることができる。
【００４８】
添加材１２としては、例えば、金属、酸化物、高分子化合物、構成元素として炭素を含む物質を用いることができる。これらは、単独で用いられてもよいし、２種以上が混合されて用いられてもよい。金属としては、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを用いることができる。また、酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＮｉＯ、ＳｉＯ２を用いることができる。高分子化合物としては、母材１１と同様のものを用いることができるが、添加材１２として用いる場合は、母材１１の接合の温度で溶解しないものが好ましい。このようなものとしては、例えば、母材１１よりも融点の高いものである。また、例えば、３次元的に網状になった網状高分子を用いることができ、このようなものとして加硫ゴムやフェノール樹脂が例示できる。
【００４９】
さらに、添加材１２は、粉粒状のものである。粉粒状とは、粉状の物質や粒状である。平均粒径は、１ｍｍ以上であってもよいし、１０μｍ以上１ｍｍ未満であってもよいし、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であってもよいし、０．０００１μｍ以上０．０１μｍ未満であってもよい。さらに、添加材１２の平均粒径は、特定の波長よりも小さいことが好ましい。また、形状は限定するものではなく、例えば、ペレット、チップ、グラニュール、ビーズとすることができる。添加材１２は球形であることが好ましい。なお、高分子成形物１３に含まれている状態では、これらの形状をとどめておく必要はない。
【００５０】
添加材１２は、母材１１の融点において化学的に安定していることが好ましい。添加材１２が母材１１の融点において化学的に安定していれば、高分子混合物２１の接合時の加熱によって添加材１２の組成が変化し、固有音響インピーダンスが変化してしまうのを防ぐことができる。
【００５１】
本実施形態に係る高分子成形物１３の第１形態について図１及び図２を用いて説明する。図２は、高分子成形物の厚み方向に対する添加材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第１例を示すグラフである。図２に示す高分子成形物１３は、厚み方向Ｂへの変化量に対し、断面Ａ−Ａ’に含まれる添加材１２の面密度が単調増加している。添加材１２の面密度の単調増加に伴い、固有音響インピーダンスが単調増加している。
【００５２】
添加材１２の面密度が単調増加しているものとは、例えば、断面Ａ−Ａ’に略垂直な方向Ｂへの変化量に対し、添加材１２の比重が略単調増加しているものである。比重は、例えば、添加材１２の種類の変更によって増加させる。又、比重は、例えば、添加材１２の組成比の変更によって増加させる。
【００５３】
添加材１２の面密度が単調増加しているものとは、例えば、断面Ａ−Ａ’に略垂直な方向Ｂへの変化量に対し、添加材１２の含有量の大きさが略単調増加しているものである。ここで、含有量は、ある系に含まれる元素の量比であり、対象とする系について全元素の総量が既知のとき求まる絶対存在度をいう。例えば、高分子成形物１３の単位体積あたりに含まれる添加材１２の重量パーセントである。添加材１２の組成は、各層で同一とすることができる。又、添加材１２が複数の組成からなり、添加材１２の組成比が層によって異なってもよい。
【００５４】
添加材の含まれる密度によって固有音響インピーダンスを調整するので、断面によって密度にばらつきが生じる場合がある。例えば、粉粒状の添加材１２の密度が低く、断面によっては添加材１２が含まれていない場合がある。また、添加材１２の含まれている位置に偏りがある場合がある。しかし、断面Ａ−Ａ’に含まれる添加材１２の面密度が厳密に単調増加又は減少していない場合であっても、高分子混合物２１のそれぞれの層に含まれる添加材１２の密度が単調増加していることによって、固有音響インピーダンスを増加させることができる。
【００５５】
図３は、高分子成形物の厚み方向に対する添加材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第２例を示すグラフである。図３に示す高分子成形物１３は、厚み方向Ｂへの変化量に対し、断面Ａ−Ａ’に含まれる添加材１２の面密度が、階段状に単調増加している。すなわち、本発明において単調増加又は単調減少とは、広義の単調減少又は単調増加をいい、必ずしも常に単調減少又は単調増加している必要はない。さらに、断面Ａ−Ａ’には粉粒状の添加材１２が含まれているので、断面Ａ−Ａ’の位置によっては、厳密には単調減少又は単調増加していない断面があってもよい。また、断面Ａ−Ａ’内での固有音響インピーダンスの分布が不均一であってもよい。略単調減少又は略単調増加が階段状であれば、高分子混合物の境界面のみを加熱すればよいので、容易に作製することができる。この場合、固有音響インピーダンスの異なるそれぞれの高分子混合物２１ａ−２１ｅの層の１段ごとの厚みが音響波の波長以下であれば、固有音響インピーダンスのギャップがある場合でもその音響波に対しては連続とみなされるので、音響波の反射を防ぐことができる。
【００５６】
以上、図１、図２、図３で説明したように、高分子成形物１３は、断面Ａ−Ａ’に含まれる添加材１２の面密度が、厚み方向Ｂへの変化量に対して略単調増加している。これにより、断面Ａ−Ａ’での固有音響インピーダンスが厚み方向Ｂへの変化量に対して略単調増加又は単調減少している高分子成形物１３を提供することができる。なお、図１、図２及び図３では、厚み方向Ｂへの変化量に対し、添加材１２の面密度が単調増加している一例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、単調減少していてもよい。
【００５７】
本実施形態に係る高分子成形物１３の第２形態について図１及び図４を用いて説明する。図４は、高分子成形物の厚み方向に対する母材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第１例を示すグラフである。図４に示す高分子成形物１３は、厚み方向Ｂへの変化量に対し、断面Ａ−Ａ’に含まれる母材１１の面密度が単調減少している。この母材１１の面密度の単調減少に伴い、固有音響インピーダンスが単調増加している。
【００５８】
母材１１の面密度が単調減少しているものとは、例えば、断面Ａ−Ａ’に略垂直な方向Ｂへの変化量に対し、母材１１の比重が略単調減少しているものである。比重は、例えば、母材１１の種類の変更によって減少することができる。又、比重は、例えば、母材１１の組成比の変更によって減少することができる。
【００５９】
また、母材１１の面密度が単調減少しているものとは、例えば、断面Ａ−Ａ’に略垂直な方向への変化量Ｂに対し、母材１１の含有量の大きさが略単調減少しているものである。ここで、含有量は、例えば、高分子成形物１３の単位体積あたりに含まれる母材１１の重量パーセントである。母材１１の組成は、各層で同一とすることができる。又、母材１１が複数の組成からなり、母材１１の組成比が層によって異なってもよい。
【００６０】
母物１１の含まれる密度によって固有音響インピーダンスを調整するので、断面によって面密度にばらつきが生じる場合がある。例えば、添加材１２の含まれている位置に偏りがある場合がある。しかし、断面Ａ−Ａ’に含まれる母材１１の面密度が厳密に単調増加又は減少していない場合であっても、高分子混合物２１のそれぞれの層に含まれる母材１１の密度が単調減少していることによって、固有音響インピーダンスを増加させることができる。
【００６１】
図５は、高分子成形物の厚み方向に対する母材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第２例を示すグラフである。図５に示す高分子成形物１３は、厚み方向Ｂへの変化量に対し、断面Ａ−Ａ’に含まれる母材１１の面密度が、階段状に単調増減少加している。すなわち、本発明において単調増加又は単調減少とは、広義の単調減少又は単調増加をいい、必ずしも常に単調減少又は単調増加している必要はない。さらに、断面Ａ−Ａ’には粉粒状の添加材１２が含まれているので、断面Ａ−Ａ’の位置によっては、厳密には単調減少又は単調増加しない断面があってもよい。また、断面Ａ−Ａ’内での固有音響インピーダンスの分布が不均一であってもよい。略単調減少又は略単調増加が階段状であれば、高分子混合物２１の境界面のみを加熱すればよいので、容易に作製することができる。この場合、高分子混合物の１層あたりの厚さが音響波の波長以下であれば、境界面での反射を防ぐことができるので、固有音響インピーダンスを連続的に変化させることができる。
【００６２】
以上、図１、図４、図５で説明したように、高分子成形物１３は、断面Ａ−Ａ’に含まれる母材１１の面密度が、厚み方向Ｂへの変化量に対して略単調減少している。これにより、断面Ａ−Ａ’での固有音響インピーダンスが厚み方向Ｂへの変化量に対して略単調増加又は単調減少している高分子成形物１３を提供することができる。なお、図１、図４及び図５では、厚み方向Ｂへの変化量に対し、母材１１の面密度が単調減少している一例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、単調増加していてもよい。
【００６３】
次に、本実施形態に係る高分子成形物１３の作製方法について図１を用いて説明する。高分子成形物作製方法は、高分子からなる母材１１と母材１１に対して比重の異なる粉粒状の添加材１２とを混合して添加材１２の含有量の大きさが異なる複数の高分子混合物２１を作製し、複数の高分子混合物２１のそれぞれを硬化させる高分子混合物作製工程と、高分子混合物作製工程で作製した複数の高分子混合物２１を添加材１２の含有量の大きさの順に積層し、加熱して、高分子混合物２１同士を接合し、高分子成形物１３を作製する加熱工程と、を有することを特徴とする。本実施形態において、加熱工程の後に、高分子成形物１３を圧延する圧延工程をさらに有していることが好ましい。
【００６４】
高分子混合物作製工程では、高分子からなる母材１１と母材１１に対して比重の異なる粉粒状の添加材１２とを混合して高分子混合物２１ａ−２１ｅを作製する。このとき、添加材１２の含有量の大きさが異なる複数の高分子混合物２１ａ−２１ｅを作製する。例えば、ビーズ状の母材１１と添加材１２とを混合機で混合する。また、溶液状の母材１１中に添加材１２を投入し、攪拌してもよい。高分子混合物作製工程では、母材１１と添加材１２との配合が異なるものを作製する。母材１１と添加材１２との混合比が異なるものであってもよいし、添加材１２の比重が異なるものであってもよいし、母材１１の比重が異なるものであってもよいし、これらが組み合わされていてもよい。このときの配合は、高分子混合物２１同士を接合した後の固有音響インピーダンスが連続的になるものであることが好ましい。
【００６５】
高分子混合物作製工程では、さらに、複数の高分子混合物２１ａ−２１ｅのそれぞれを硬化させる。硬化は、熱硬化であってもよいし、光硬化であってもよい。表面に触れてもべたつかない状態にまで硬化させた半硬化状態に硬化することが好ましい。母材１１が熱硬化性樹脂であれば、硬化の途中で止めておく。
【００６６】
加熱工程では、高分子混合物作製工程で作製した複数の高分子混合物２１を添加材１２の含有量の大きさの順に積層して高分子混合物２１同士を接合し、高分子成形物１３を作製する。加熱工程において、接合は、例えば、高分子混合物２１ａ、高分子混合物２１ｂ、高分子混合物２１ｃ、高分子混合物２１ｄ、高分子混合物２１ｅの順で積層する。
【００６７】
例えば、加熱工程では、接着させる２つの高分子混合物２１ａ及び高分子混合物２１ｂの境界面をそれぞれ加熱器で加熱して半溶融状態にさせ、半溶融状態の境界面を重ね合わせて行う。加熱器は、ホットプレートなどの平面を加熱することのできるものが好ましい。このときの温度や時間により半溶融状態の層の厚さを変化させ、添加材１２の拡散に依存した接合を制御することができる。これにより、高分子混合物２１の境界面での固有音響インピーダンスの変化をなだらかにすることができる。さらに、積層後に、高分子混合物２１の境界面の付近のみにアニールを加えてもよい。また、黒色アクリルなどのレーザ光を吸収する樹脂を高分子混合物２１同士の境界面に重ね合わせ、レーザを透過する樹脂側からレーザ光を照射して、レーザ光を吸収する樹脂を発熱させて溶融してもよい。なお、この工程を行う場合は、母材１１は可塑性樹脂を用いる。
【００６８】
また、容器中に、高分子混合物２１ａから高分子混合物２１ｅまでを順に積層し、容器を加熱して高分子混合物２１を硬化させてもよい。各層を一度に接合することで、添加材１２を熱拡散させながら、接合することができる。この場合、高分子混合物が溶液状である場合は、高分子混合物２１の各層が混在せず、添加材１２が沈殿しない程度に粘性をもたせ、その後に高分子混合物２１ａから高分子混合物２１ｅまでを順に積層するとよい。また、完全な溶融状態となると添加材１２が沈殿する場合があるので、この場合は添加材１２の表面積を大きくするとよい。
【００６９】
加熱工程において、高分子混合物２１同士の境界面を加熱することが好ましい。例えば、高分子混合物作製工程で作製した複数の高分子混合物２１ａ−２１ｅを添加材１２の含有量の大きさの順に１層ごとに積層し、新たに積層した高分子混合物２１との境界面を加熱して１層ごとに接合する。高分子混合物２１ａ−２１ｅを１層ごとに加熱して接合するので、高分子混合物２１の接合を容易にすることができる。このように、高分子混合物２１同士の境界面を加熱するので、高分子混合物２１の境界面を効率よく加熱し、接合することができる。これにより高分子混合物２１の境界面の剥離を防ぐことができる。
【００７０】
加熱工程において、母材１１の軟化温度以上溶解温度以下に加熱することが好ましい。加熱工程において、母材１１の軟化温度以上溶解温度以下に加熱するので、高分子混合物２１の境界面を液化させることなく高分子混合物２１同士を接合することができる。
【００７１】
加熱工程において、高分子混合物２１を加熱して接合し、高分子混合物２１同士の境界面近傍で添加材１２を拡散させることが好ましい。高分子混合物２１同士の境界面近傍で添加材１２を拡散させるので、固有音響インピーダンスが略連続的に変化している高分子成形物１３を作製することができる。添加材１２を拡散させた高分子成形物１３を圧延すれば、固有音響インピーダンスの変化をより連続的なものとすることができる。
【００７２】
加熱工程で作製した高分子成形物１３を圧延する圧延工程をさらに有することが好ましい。圧延工程をさらに有するので、高分子混合物２１の１層あたりの厚さを音響波の波長以下にすることができる。圧延は、１次元方向であってもよいし、２次元方向であってもよい。これにより、固有音響インピーダンスの変化を連続的にすることができる。
【００７３】
添加材１２の含有量の大きさが異なる複数の高分子混合物２１を作製することで、固有音響インピーダンスの異なる複数の高分子混合物２１の層を作製する。また、高分子混合物２１を加熱して接合し、固有音響インピーダンスの順に積層していくので、高分子成形物２１の固有音響インピーダンスが階段状に変化する高分子成形物１３を作製することができる。さらに、加熱して接合するので、高分子混合物２１の層同士の剥離を防止することができる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る高分子成形物１３は、固有音響インピーダンスが連続的に変化している高分子成形物を作製することができる。高分子成形物１３は、各層が加熱により接合されており、層と層との間で添加材１２が拡散されているので、単一整合層のみで音響結合を図ることができることになる。よって、音響波が反射しやすい境界面が検出素子との界面のみしかなく、整合層の境界面での反射による減衰を低く抑えることができる高分子成形物１３を作製し、提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、固有音響インピーダンスが連続的に変化する高分子成形物を作製することができるので、一方の面と他方の面との弾性が異なる防振材としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態に係る高分子成形物の一例を示す模式図である。
【図２】高分子成形物の厚み方向に対する添加材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第１例を示すグラフである。
【図３】高分子成形物の厚み方向に対する添加材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第２例を示すグラフである。
【図４】高分子成形物の厚み方向に対する母材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第１例を示すグラフである。
【図５】高分子成形物の厚み方向に対する母材の密度及び固有音響インピーダンスの変化の第２例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
１１  母材
１２  添加材
１３  高分子成型物
２１  高分子混合物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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